Hoja de Datos del LED SMD 19-213/GHC-YR1S2/3T - Verde Brillante - 3.5V - 25mA - Ángulo de Visión de 120° - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

El 19-213/GHC-YR1S2/3T es un LED de montaje superficial (SMD) diseñado para aplicaciones electrónicas modernas y compactas. Representa un avance significativo respecto a los componentes tradicionales de tipo "lead-frame", permitiendo reducciones sustanciales en el tamaño de la placa, un aumento de la densidad de empaquetado y la minimización de los requisitos de almacenamiento. Esto contribuye en última instancia al desarrollo de equipos de usuario final más pequeños y eficientes.

Su construcción ligera lo hace especialmente adecuado para aplicaciones miniaturizadas y con limitaciones de espacio donde el peso y el tamaño son factores críticos. El dispositivo es de tipo monocromático, emite una luz verde brillante y está construido con materiales libres de plomo, garantizando el cumplimiento de las normativas medioambientales y de seguridad contemporáneas.

1.1 Ventajas Principales y Cumplimiento Normativo

Las principales ventajas de este LED derivan de su encapsulado SMD y su composición material.

• Miniaturización:Su huella significativamente más pequeña en comparación con los LED de orificio pasante permite una mayor densidad de componentes en las placas de circuito impreso (PCB).
• Compatibilidad con Automatización:Empaquetado en cinta de 8mm en carretes de 7 pulgadas de diámetro, es totalmente compatible con equipos automáticos de alta velocidad de "pick-and-place", optimizando el proceso de fabricación.
• Soldadura Robusta:Compatible con procesos de soldadura por reflujo infrarrojo y por fase de vapor, ofreciendo flexibilidad en las líneas de montaje.
• Cumplimiento Medioambiental:El producto está libre de plomo y diseñado para mantenerse dentro de las especificaciones compatibles con RoHS (Restricción de Sustancias Peligrosas). También cumple con las regulaciones REACH de la UE y está libre de halógenos, con un contenido de Bromo (Br) y Cloro (Cl) cada uno por debajo de 900 ppm y su suma por debajo de 1500 ppm.

2. Análisis Profundo de Parámetros Técnicos

Esta sección proporciona un análisis objetivo y detallado de las especificaciones eléctricas, ópticas y térmicas del LED, tal como se definen en las tablas de Límites Absolutos Máximos y Características Electro-Ópticas.

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos valores definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se recomienda operar en o cerca de estos límites para un rendimiento fiable.

• Tensión Inversa (V_R):5V. Exceder este voltaje en polarización inversa puede causar la ruptura de la unión.
• Corriente Directa (I_F):25mA (continua). Esta es la corriente continua máxima recomendada para operación normal.
• Corriente Directa de Pico (I_FP):50mA (a un ciclo de trabajo de 1/10, 1kHz). Este valor permite operación en pulsos cortos, pero debe adherirse estrictamente al ciclo de trabajo para evitar sobrecalentamiento.
• Disipación de Potencia (P_d):95mW. Esta es la potencia máxima que el encapsulado puede disipar a una temperatura ambiente (T_a) de 25°C. Es necesario aplicar una reducción de potencia (derating) a temperaturas más altas.
• Descarga Electroestática (ESD):150V (Modelo de Cuerpo Humano). Los procedimientos adecuados de manejo ESD son esenciales durante el montaje y manipulación.
• Temperatura de Operación (T_opr):-40°C a +85°C. El dispositivo está clasificado para aplicaciones en el rango de temperatura industrial.
• Temperatura de Almacenamiento (T_stg):-40°C a +90°C.
• Temperatura de Soldadura (T_sol):El dispositivo puede soportar soldadura por reflujo con una temperatura máxima de 260°C durante hasta 10 segundos, o soldadura manual a 350°C durante hasta 3 segundos por terminal.

2.2 Características Electro-Ópticas

Medidas a T_a=25°C e I_F=20mA, estos parámetros definen el rendimiento del dispositivo en condiciones de prueba estándar.

• Intensidad Luminosa (I_v):Varía desde un mínimo de 112.0 mcd hasta un máximo de 285.0 mcd. El valor real se clasifica en lotes (ver Sección 3). La tolerancia es de ±11%.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):120 grados (típico). Este amplio ángulo de visión hace que el LED sea adecuado para aplicaciones que requieren iluminación amplia o visibilidad desde múltiples ángulos.
• Longitud de Onda de Pico (λ_p):518 nm (típico). Esta es la longitud de onda a la cual la emisión espectral es más fuerte.
• Longitud de Onda Dominante (λ_d):Varía de 520.0 nm a 535.0 nm. Este es el color percibido de la luz y también se clasifica en lotes. La tolerancia es de ±1 nm.
• Ancho de Banda Espectral (Δλ):35 nm (típico). Esto indica la dispersión del espectro emitido alrededor de la longitud de onda de pico.
• Tensión Directa (V_F):3.5V (típico), con un máximo de 4.0V a I_F=20mA. La tolerancia es de ±0.1V. Este parámetro es crucial para diseñar el circuito limitador de corriente.
• Corriente Inversa (I_R):Máximo 50 μA a V_R=5V. Es crítico tener en cuenta que el dispositivo no está diseñado para operar en polarización inversa; esta condición de prueba es solo para caracterización.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia de color y brillo en la producción, los LED se clasifican en lotes (bins) según parámetros clave.

3.1 Clasificación por Intensidad Luminosa

Los LED se categorizan en cuatro lotes (R1, R2, S1, S2) según su intensidad luminosa medida a I_F=20mA.

• Lote R1:112.0 – 140.0 mcd
• Lote R2:140.0 – 180.0 mcd
• Lote S1:180.0 – 225.0 mcd
• Lote S2:225.0 – 285.0 mcd

Seleccionar el lote apropiado es esencial para aplicaciones que requieren brillo uniforme entre múltiples LED.

3.2 Clasificación por Longitud de Onda Dominante

Los LED también se clasifican por su longitud de onda dominante para controlar la variación de color. Se definen tres lotes (X, Y, Z).

• Lote X:520.0 – 525.0 nm
• Lote Y:525.0 – 530.0 nm
• Lote Z:530.0 – 535.0 nm

Para aplicaciones donde la coincidencia de color precisa es crítica (por ejemplo, indicadores de estado, matrices de retroiluminación), es necesario especificar un lote de longitud de onda estrecho.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

La hoja de datos proporciona curvas características típicas que ilustran cómo varía el rendimiento del LED con las condiciones de operación. Estas son esenciales para un diseño de circuito robusto.

4.1 Intensidad Luminosa Relativa vs. Temperatura Ambiente

Esta curva muestra la reducción de la salida de luz a medida que aumenta la temperatura ambiente. Como todos los LED, la eficiencia luminosa disminuye con el aumento de la temperatura de la unión. Los diseñadores deben tener en cuenta esta reducción térmica, especialmente en entornos de alta temperatura o aplicaciones de alta corriente, para garantizar que se mantenga el brillo deseado.

4.2 Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva I-V)

La curva I-V demuestra la relación exponencial entre la corriente y el voltaje en el estado de polarización directa del LED. La tensión directa típica (V_F) de 3.5V a 20mA es un punto de diseño clave. Un pequeño aumento en el voltaje puede provocar un gran aumento, potencialmente dañino, en la corriente, subrayando la absoluta necesidad de usar una resistencia limitadora o un controlador de corriente constante.

4.3 Intensidad Luminosa Relativa vs. Corriente Directa

Esta curva muestra que la salida de luz aumenta con la corriente, pero no necesariamente de forma lineal en todo el rango. También tiende a saturarse a corrientes más altas debido a efectos térmicos y de eficiencia. Operar cerca de la corriente máxima nominal (25mA) puede proporcionar un mayor brillo, pero también generará más calor y reducirá la fiabilidad a largo plazo.

4.4 Patrón de Radiación

El diagrama de radiación confirma visualmente el ángulo de visión de 120 grados. La intensidad es típicamente más alta a 0 grados (perpendicular a la superficie del LED) y disminuye hacia los bordes del cono de visión. Este patrón es importante para diseñar guías de luz, lentes o determinar la ubicación óptima para indicadores.

5. Información Mecánica y de Empaquetado

5.1 Dimensiones del Encapsulado

El LED presenta un encapsulado SMD estándar. El dibujo dimensional proporciona las medidas críticas para el diseño del patrón de soldadura en el PCB, incluyendo el tamaño de las almohadillas, el espaciado y la altura del componente. Todas las tolerancias no especificadas son de ±0.1mm. La adherencia precisa a estas dimensiones en el diseño del PCB es vital para una soldadura fiable y estabilidad mecánica.

5.2 Identificación de Polaridad

El cátodo está típicamente marcado en el dispositivo, a menudo por una muesca, un punto verde o un tamaño de almohadilla diferente. Se debe observar la polaridad correcta durante la colocación para garantizar el funcionamiento adecuado del circuito.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

El manejo y soldadura adecuados son críticos para el rendimiento y la fiabilidad a largo plazo.

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se especifica un perfil de reflujo sin plomo:

• Precalentamiento:150–200°C durante 60–120 segundos.
• Tiempo por Encima del Líquidus (217°C):60–150 segundos.
• Temperatura Máxima:260°C máximo, mantenida por no más de 10 segundos.
• Tasa de Calentamiento:Máximo 6°C/seg.
• Tiempo por Encima de 255°C:Máximo 30 segundos.
• Tasa de Enfriamiento:Máximo 3°C/seg.

La soldadura por reflujo no debe realizarse más de dos veces en el mismo dispositivo.

6.2 Soldadura Manual

Si la soldadura manual es inevitable:

• Use un soldador con una temperatura de punta inferior a 350°C.
• Limite el tiempo de contacto a 3 segundos por terminal.
• Use un soldador con una potencia nominal inferior a 25W.
• Permita un intervalo mínimo de 2 segundos entre soldar cada terminal.

La soldadura manual conlleva un mayor riesgo de daño térmico.

6.3 Almacenamiento y Sensibilidad a la Humedad

Los LED se empaquetan en bolsas barrera resistentes a la humedad con desecante.

• No abra la bolsa hasta que esté listo para su uso.
• Después de abrir, los LED no utilizados deben almacenarse a ≤30°C y ≤60% HR.
• La "vida útil en planta" después de abrir la bolsa es de 168 horas (7 días).
• Si se excede este tiempo, o si el desecante indica saturación, se requiere un secado a 60±5°C durante 24 horas antes del reflujo para prevenir el "efecto palomita" (agrietamiento del encapsulado debido a la humedad vaporizada).

7. Información de Empaquetado y Pedido

7.1 Especificaciones de Carrete y Cinta

El dispositivo se suministra en cinta portadora embutida:

• Ancho de la Cinta Portadora: 8mm.
• Diámetro del Carrete:7 pulgadas.
• Cantidad por Carrete:3000 piezas.

Se proporcionan dimensiones detalladas del carrete y la cinta portadora para compatibilidad con alimentadores automáticos.

7.2 Explicación de la Etiqueta

La etiqueta del carrete contiene varios identificadores clave:

• P/N:Número de Producto (por ejemplo, 19-213/GHC-YR1S2/3T).
• QTY:Cantidad de Empaquetado.
• CAT:Rango de Intensidad Luminosa (Código de lote: R1, R2, S1, S2).
• HUE:Coordenadas de Cromaticidad y Rango de Longitud de Onda Dominante (Código de lote: X, Y, Z).
• REF:Rango de Tensión Directa.
• LOT No:Número de lote de fabricación trazable.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

Basado en su color verde brillante, amplio ángulo de visión y factor de forma SMD, este LED es muy adecuado para:

• Retroiluminación:Iluminación de tableros, retroiluminación de interruptores e iluminación plana para LCDs y símbolos.
• Indicadores de Estado:En equipos de telecomunicaciones (teléfonos, máquinas de fax), electrónica de consumo y paneles de control industrial.
• Indicación de Propósito General:Cualquier aplicación que requiera una señal visual verde, compacta y brillante.

8.2 Consideraciones Críticas de Diseño

• La Limitación de Corriente es Obligatoria:Siempre use una resistencia en serie o un controlador de corriente constante. La tensión directa tiene un coeficiente de temperatura negativo y una tolerancia de producción, lo que hace insegura la conexión directa a una fuente de voltaje.
• Gestión Térmica:Aunque la disipación de potencia es baja, asegurar un área de cobre adecuada en el PCB o vías térmicas bajo la almohadilla térmica (si está presente) ayuda a mantener una temperatura de unión más baja, preservando el brillo y la vida útil.
• Protección ESD:Implemente protección ESD en las líneas de señal si el LED está en una ubicación accesible al usuario, y siga procedimientos de manejo seguros contra ESD durante el montaje.
• Diseño Óptico:El ángulo de visión de 120° proporciona una cobertura amplia. Para luz enfocada, puede ser necesario un lente externo o una guía de luz.

9. Comparación y Diferenciación Técnica

En comparación con los LED de orificio pasante más antiguos, este dispositivo SMD ofrece claras ventajas:

• Tamaño y Densidad:Drásticamente más pequeño, permitiendo la miniaturización de la electrónica moderna.
• Eficiencia de Fabricación:El empaquetado en cinta y carrete permite un montaje totalmente automatizado y de alta velocidad.
• Rendimiento:Normalmente ofrece mejor consistencia de brillo y ángulos de visión más amplios que muchos de sus homólogos con pines radiales.
• Fiabilidad:La construcción SMD a menudo proporciona una mejor resistencia a la vibración y a los golpes mecánicos.

Su combinación específica de color verde brillante (usando material InGaN), ángulo de visión de 120° y huella SMD estándar lo diferencia dentro de la amplia categoría de LED SMD verdes.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

10.1 ¿Por qué es absolutamente necesaria una resistencia limitadora de corriente?

La característica I-V del LED es exponencial. Un pequeño aumento en el voltaje de alimentación o una disminución en la tensión directa del LED (debido al aumento de temperatura) puede causar un gran aumento incontrolado en la corriente, excediendo rápidamente el Límite Absoluto Máximo y destruyendo el dispositivo. Una resistencia establece una corriente de operación definida y segura.

10.2 ¿Puedo alimentar este LED con una fuente de 5V?

Sí, pero debe usar una resistencia en serie. Con una V_Ftípica de 3.5V a 20mA, la caída de tensión en la resistencia sería de 1.5V (5V - 3.5V). Usando la Ley de Ohm (R = V/I), el valor de resistencia requerido sería 1.5V / 0.020A = 75 Ohmios. Una resistencia estándar de 75Ω o 82Ω sería apropiada, pero también se debe verificar la potencia nominal de la resistencia (P = I²R).

10.3 ¿Qué significan los códigos de lote (R1, S2, X, Y) para mi diseño?

Si su diseño utiliza múltiples LED y requiere una apariencia uniforme, debe especificar los mismos códigos de lote de intensidad y longitud de onda para todas las unidades. Mezclar lotes puede resultar en brillos o tonalidades de color visiblemente diferentes entre LED adyacentes. Para aplicaciones de un solo LED o donde la variación es aceptable, se puede usar una selección de lote más amplia.

10.4 ¿Cómo afecta la temperatura al rendimiento?

A medida que aumenta la temperatura ambiente:

• Disminuye la Intensidad Luminosa:La salida de luz disminuye (ver curva de reducción de potencia).
• Disminuye la Tensión Directa:La V_Ftiene un coeficiente de temperatura negativo (~ -2mV/°C para InGaN). Esto puede hacer que la corriente aumente en un circuito simple limitado por resistencia si no se tiene en cuenta.
• La Longitud de Onda se Desplaza Ligeramente:La longitud de onda dominante puede desplazarse, generalmente hacia longitudes de onda más largas (desplazamiento al rojo).

Los diseños para entornos de alta temperatura deben usar controladores de corriente constante y considerar la reducción térmica en los cálculos de brillo.

11. Caso Práctico de Diseño y Uso

Escenario: Diseñar un panel indicador multi-LED.

1. Requisitos:10 LED verdes uniformemente brillantes que indiquen diferentes estados del sistema en un panel frontal.
2. Selección:Especificar el LED 19-213. Para garantizar uniformidad, pedir todas las unidades del mismo lote de intensidad luminosa (por ejemplo, S1) y del mismo lote de longitud de onda dominante (por ejemplo, Y).
3. Diseño del Circuito:Usar un bus de 5V. Calcular la resistencia en serie: R = (5V - 3.5V) / 0.020A = 75Ω. Potencia de la resistencia: P = (0.020A)² * 75Ω = 0.03W, por lo que una resistencia estándar de 1/10W (0.1W) es suficiente. Colocar una resistencia por LED para control individual.
4. Diseño del PCB:Seguir el patrón de soldadura recomendado de las dimensiones del encapsulado. Asegurar un espaciado adecuado entre los LED para la estética deseada.
5. Montaje:Usar el perfil de reflujo especificado. Mantener los dispositivos sensibles a la humedad en bolsas selladas hasta el momento de su uso en la línea de montaje.
6. Resultado:Un panel indicador fiable y de apariencia consistente, con brillo y color controlados.

12. Introducción al Principio de Funcionamiento

Este LED se basa en una estructura de diodo semiconductor. La región activa está compuesta de Nitruro de Galio e Indio (InGaN), un material semiconductor de banda prohibida directa. Cuando se aplica una tensión directa, los electrones y huecos se inyectan en la región activa donde se recombinan. En un material de banda prohibida directa como el InGaN, este evento de recombinación libera energía principalmente en forma de fotones (luz), un proceso llamado electroluminiscencia. La composición específica de la aleación InGaN determina la energía de la banda prohibida, que a su vez dicta la longitud de onda (color) de la luz emitida—en este caso, verde brillante (~518-535 nm). El encapsulante de resina epoxi protege el chip semiconductor, actúa como una lente para dar forma a la salida de luz (contribuyendo al ángulo de visión de 120°) y puede contener fósforos o tintes, aunque para este tipo monocromático, es transparente.

13. Tendencias de Desarrollo

La evolución de los LED SMD como el 19-213 sigue varias tendencias claras de la industria:

• Mayor Eficiencia:Las mejoras continuas en ciencia de materiales y diseño de chips apuntan a producir más lúmenes por vatio (mayor eficacia), reduciendo el consumo de energía para una salida de luz dada.
• Miniaturización:La tendencia hacia encapsulados más pequeños (por ejemplo, tamaños métricos 0402, 0201) continúa permitiendo dispositivos electrónicos cada vez más compactos.
• Mejor Consistencia de Color:Los avances en el crecimiento epitaxial y los procesos de clasificación conducen a tolerancias más estrechas en longitud de onda e intensidad, reduciendo la necesidad de una selección estricta de lotes en algunas aplicaciones.
• Mayor Fiabilidad y Manejo de Potencia:Las mejoras en materiales del encapsulado, rutas térmicas y diseño de juntas de soldadura permiten corrientes de accionamiento máximas y disipación de potencia más altas en encapsulados de tamaño similar.
• Ampliación del Cumplimiento Ambiental:La tendencia hacia materiales libres de halógenos, bajos en COV (Compuestos Orgánicos Volátiles) y totalmente reciclables se alinea con las iniciativas globales de sostenibilidad.

Estas tendencias se centran en ofrecer más rendimiento, fiabilidad y respeto al medio ambiente a partir de componentes cada vez más pequeños y rentables.